Радиолюбительские конструкции

В периодических изданиях было опубликовано немало описаний радиолюбительских конструкций, предназначенных для защиты потребителей тока от аномальных напряжений в сети. К сожалению, значительная их часть способна работать лишь в лабораторных условиях, при эксплуатации в реальной обстановке такие защитные автоматы при аномальном сетевом напряжении нередко повреждаются первыми и уже ничего не способны защищать. Например, абсолютно непригодны для защиты оборудования те устройства, где силовой ключ выполнен на оптоэлектронных ключах, транзисторах, тринисторах или симисторах. При грозовом разряде или повышенном напряжении сети переменного тока полупроводниковый ключ может быть пробит, и все напряжение сети поступит на нагрузку. Ненамного надежней конструкции, в которых силовой ключ выполнен на электромагнитных реле. Проблема таких устройств в том, что радиолюбители и современная промышленность используют для этих целей компактные, якобы сильноточные электромагнитные реле. Одна из возможных ситуаций при использовании таких реле выглядит так: напряжение сети увеличивается, например, до 400 В. Защитное устройство, если само еще не повредилось, «подумав» несколько десятков миллисекунд, пытается переключить контакты реле. Если контакты к этому времени не «пригорят» друг к другу, то при размыкании из-за малого расстояния между разведенными контактами и резко возросшего тока нагрузки возникает дуга, которая выжигает контакты малогабаритного реле. Поскольку при горении дуги на нагрузки продолжает поступать повышенное напряжение питания, то вероятность повреждения электрооборудования крайне высока.

Не следует целиком доверяться только одному защитному устройству, например, отключающему питание сразу всей вашей квартиры, дома, дачи. Такое устройство с высокой вероятностью в ответственный момент не справится со своей задачей в полной мере. Защита должна быть комплексной и продуманной, учитывающей все возможные ситуации.

На 4 показана принципиальная схема защитного устройства, предназначенного для стационарного использования, которое может стать дополнением к другим конструкциям, комплексно защищающим потребителей энергии от перенапряжений. Это устройство предназначено для установки после защитного автомата, которое размыкает цепь питания при перенапряжении. Устройство представляет собой однофазный «несжигаемый» автомат. Оно также выполнено с применением высоковольтных варисторов ЕЫ1-20К431, рассчитанных на импульсный ток перегрузки 4000…6500 А. Работает устройство следующим образом: когда напряжение в сети нормальное и отсутствуют высоковольтные выбросы, варисторный и тиристорный узлы конструкции не оказывают на сеть питания почти никакого воздействия, лишь несколько снижая внутрисетевые помехи малой длительности и амплитуды. Если в сети извне появится высоковольтный импульс амплитудой более 420…460 В, который не будет сглажен фильтром П С1, то его амплитуда будет ограничена варисторами 1111, 1112, 1113. Если мощность высоковольтного импульса будет достаточно велика, то в работу вступит узел на мощных тринисторах промышленного назначения УБ1, УБ2, которые откроются, когда напряжение на варисторе 1114 превысит его напряжение открывания. Если вместо одиночного импульса на вход устройства придет серия высоковольтных импульсов или напряжение сети будет аномально повышено до 31 0…400 В, то мощный тринисторный узел вынудит сработать автоматический термопредохранитель FU1, например, установленный в распределительном щите на лестничной площадке, чем будут гарантированно обесточены все находящиеся в помещении потребители энергии сети переменного тока 220 В. Фильтр L2C2R1, а также конденсаторы СЗ, С4 предназначены, чтобы предотвратить открывание тринисторно- го узла при импульсных помехах малой длительности, когда в нем нет необходимости. Варисторы установленного типа также имеют емкость около 900 пФ каждый. Благодаря практически безынерционным варисторам, описанная конструкция обладает значительно большим быстродействием, чем релейные конструкции.

В этой конструкции вместо «бытовых» варисторов РЫ1-20К431 на месте 11)1-1113 целесообразно использовать «промышленные» варисторы В80К275, В32К320. Варистор 1114 желательно подобрать на чуть большее напряжение срабатывания, чем 1111-11)3. Оба дросселя намотаны на склеенных вместе кольцах К40х25х7,5 из феррита 2000НН. И содержит 8 витков сложенного вдвое многожильного монтажного провода с диаметром по меди 3 мм. 1.2 12-20 витков такого же провода. Перед намоткой катушек ферритовые кольца плотно обматывают сначала двумя слоями ПВХ изоленты, а затем в два-три слоя лавсановой лентой или лакот- канью, которую можно взять, например, от петли размагничивания старых цветных кинескопов, например, 51ЛК2Цили 61ЛК5Ц. Необязательно выдерживать точную конструкцию дросселей, можно использовать и иные «крупные» сердечники от импульсных, строчных трансформаторов или использовать мощные дроссели промышленного изготовления. Теплоотводы для тринис- торов не требуются. Конструкцию можно разместить в металлическом корпусе от неисправного или ненужного компьютерного блока питания АТ, АТХ.

Конструкции, в которых вместо варисторов используют мощные двуханодные стабилитроны на 350 В, к сожалению, оказались ненадежными, поскольку такие стабилитроны часто пробиваются без необходимости и без видимых причин, когда никакой реальной угрозы для потребителей электроэнергии нет.